高中化学实验2-2 海水的蒸馏多媒体教学课件ppt

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1.了解蒸馏操作的原理,实验装置的安装要点。2.掌握蒸馏分离液态混合物的方法。
一、渗析1.渗析原理有选择地让某些物质通过的膜叫半透膜,如蛋壳的内膜。在半透膜袋中装入淀粉胶体和NaCl的混合液,浸入盛有蒸馏水的烧杯,几分钟之后,用AgNO3试液和碘水分别检验袋中和烧杯中的液体,证明烧杯中的液体里含有氯离子而不含淀粉分子。这是因为半透膜的孔径较小,只有小分子或离子才能通过,而胶粒或其他大分子不能通过。利用半透膜使胶体与混在其中的分子、离子分离的方法称之为渗析。2.渗析的应用目前,膜分离——渗析已经成为很有发展前景的高新技术之一,在微电子材料制造、化学工程、生物工程、海水淡化等方面都有重要的应用。
二、海水蒸馏实验1.蒸馏原理:利用溶液中各组分的沸点不同通过加热使各成分(沸点要有较大的差异)分别汽化并分离出来,并且将不易挥发的物质留在母液中。海水的化学成分复杂,含有较多盐类,如氯化钠、氯化钾、硫酸镁等。盐溶液的浓度不同,密度不同。可以用蒸馏的方法将海水淡化。2.海水和淡化水的成分不同,可以用化学方法检验海水中的各种离子。Na+:用焰色反应,可以观察到黄色的焰色;K+:用焰色反应,透过蓝色钴玻璃,可以观察到浅紫色的焰色;Cl-:加入硝酸银溶液,可以观察到白色沉淀,加入硝酸,沉淀不溶解;
实验后用同样方法检验,在蒸馏水中没有上述离子。但是因为离子种类繁多,逐一检验比较烦琐,所以可以用比较密度的方法检验淡化的效果。蒸馏是化学变化吗?提示:不是,是利用物质的物理性质(沸点)不同而达到分离、提纯的目的,属于物理变化。
一、利用半透膜净化胶体1.半透膜的定义和种类半透膜是可以让小分子物质透过而大分子物质不能通过的一类薄膜的总称。小分子和大分子的界定依膜的种类不同而划分范围不同。例如:对于鸡蛋膜来说,葡萄糖分子就是大分子物质;对于肠衣来说,碘及葡萄糖是小分子物质,而淀粉是大分子物质。
2.胶体的净化无论采用哪种方法,制得的溶胶常含有很多电解质或其他杂质,除了与胶粒表面吸附的离子维持平衡的适量电解质具有稳定胶体的作用外,过量的电解质反而会影响溶胶的稳定性。因此,制备好的溶胶常常需要作净化处理,最常用的净化方法就是渗析。(1)把10 mL淀粉胶体和5 mL NaCl溶液的混合液体,加入用半透膜制成的袋内,将此袋浸入蒸馏水中(如图)(半透膜可用鸡蛋壳膜、牛皮纸、胶棉薄膜、玻璃纸等制成,它有非常细小的孔,只能允许较小的离子、分子透过,而胶体粒子不能透过)。
(2)几分钟后,用两支试管各取烧杯中的液体5 mL,向其中一支试管里滴加少量AgNO3溶液,向另一支试管里滴加少量碘水,观察现象。实验现象:可以看到在加入AgNO3溶液的试管里出现了白色沉淀;在加入碘水的试管里并没有发生变化。实验结论:Cl-能透过半透膜,从半透膜袋中扩散到了蒸馏水中,淀粉不能透过半透膜,没有扩散到蒸馏水中。胶体分散质的粒子比溶液分散质的粒子大。
注意事项:①半透膜袋要经检验未破损,否则,淀粉胶体粒子也会进入蒸馏水。②不能用自来水代替蒸馏水,否则,实验结论不可靠。③一般要在2 min以后再做Cl-的检验,否则,Cl-渗出的太少,现象不明显。说明:该实验可以除去胶体溶液中的离子或小分子杂质。为了提高除杂的速度和效果,要定期更换蒸馏水。
二、蒸发与蒸馏两种方法目标产物不同,装置、方法均不同。如从海水中获取粗盐用蒸发,水分是要蒸发除去;而由海水制取淡水是要除去盐分,所以要蒸馏。1.蒸发蒸发是把溶液加热,使液体受热汽化,从溶液中分离出固体物质的方法。蒸发可得晶体,蒸发也用于浓缩溶液。(1)实验仪器:蒸发皿、酒精灯、铁架台(带铁圈)、玻璃棒。(2)实验注意事项:①把滤液倒入蒸发皿里,给蒸发皿加热,用玻璃棒不断搅拌溶液,防止液滴飞溅。②当蒸发到只剩少量液体、析出大量晶体时熄灭酒精灯,利用蒸发皿余热蒸干,以防晶体过热而迸溅。
2.蒸馏蒸馏是指把液体加热汽化,蒸气重新冷凝成液体的过程。利用蒸馏可以把混在液体里的难挥发的物质除去。
(1)实验仪器:蒸馏烧瓶、冷凝器(冷凝管)、牛角管(或称尾接管)、温度计、锥形瓶、铁架台、石棉网、酒精灯、碎瓷片。(2)实验注意事项:①蒸馏装置的连接应按由下至上,从左到右的顺序。②蒸馏烧瓶配置温度计时,应选用合适的橡胶塞,特别要注意检查气密性是否良好。加热时应放在石棉网上,使之均匀受热。③在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片,防止液体暴沸。④温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口处,这样才能真实地反映蒸馏出的馏分的沸点。⑤蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的 ,也不能少于 。
三、蒸馏与分馏蒸馏和分馏是用于不同目的的实验操作。蒸馏是将液态物质加热到沸腾(汽化),并使其冷凝(液化)的连续操作过程。蒸馏的目的是从溶液中分离出某种(或几种)纯液态物质,它要求溶液中的其他组分是难以挥发的或沸点与馏出物相差很大的物质。如用天然水制蒸馏水。
分离沸点比较接近的液态混合物,用蒸馏的方法则难以达到分离的目的,这就需要借助另一种操作——分馏。分馏的原理跟蒸馏的基本相同,也是加热使混合液汽化冷凝的连续操作过程,只是在实验装置中添加一个分馏柱,被加热的混合蒸气进入分馏柱,与内壁上已冷凝(空气冷却)回流的液体发生对流而交换热量,使其中沸点较高的成分放热而被液化,回流液体中沸点较低的成分吸热又汽化。这种反复液化与汽化过程使沸点较低的蒸汽成分上升进入冷凝器(水冷却)液化而分离出来。蒸馏和分馏的相同点是:二者的原理基本相同,都是用蒸发和冷凝的方法将液体中沸点范围不同的成分分离出来,正是从这个意义上讲,分馏是蒸馏原理的运用。二者都是物理变化。
知识点1 渗析【例题1】 将淀粉碘化钾混合液装在半透膜袋中,浸泡在盛蒸馏水的烧杯中,一段时间后,某学生取烧杯中液体滴加几滴试剂便立即报告老师说:这个半透膜袋已经破损了,老师肯定了他的说法。这位学生所滴的试剂及观察到的现象是(　　)A.滴两滴碘水显蓝色B.滴淀粉试液显蓝色C.滴入氯水和淀粉试液,溶液显蓝色D.滴AgNO3溶液,溶液出现黄色沉淀解析:淀粉溶液是胶体,胶粒无法通过半透膜而小分子或离子能够通过半透膜。该学生只要向半透膜外的烧杯液体里加入能检验到淀粉胶粒的试剂,就可以判断半透膜袋是否破损。而检验淀粉最直接的办法是滴入碘水,淀粉遇I2出现蓝色。
答案:A点拨半透膜的作用类似于筛子,它优先允许某种组分通过,而对其他组分起着类似于过滤一样的截留作用,从而起到分离或浓缩的目的。
知识点2 蒸馏与分馏【例题2】 将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置,并进行蒸馏,得到汽油和煤油。
(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是 　。 (2)用以上仪器组装装置,用字母a,b,c…表示连接顺序:e接(　 　);(　　)接(　　);k接l;(　　)接(　　);(　　)接(　　)(3)A仪器中c口是　　　　(填“进水口”或“出水口”,下同),d口是　　　　。 (4)蒸馏时,温度计水银球应在　　　　位置。 (5)在B中注入原油后,加几片碎瓷片的目的是　　　　　　　　　　。 (6)给B加热,收集到沸点60~150 ℃间的馏分是　　　,收集到150~300 ℃间的馏分是　　　。 
解析:石油的蒸馏按沸点范围不同分离出汽油和煤油,必须用温度计控制温度,然后冷凝收集。实验应注意以下几点:①温度计水银球的位置应位于蒸馏烧瓶支管口处,因为测的是馏分蒸气的沸点温度;②冷凝管内的冷却水要从下口进、从上口出,这样冷却效果好;③碎瓷片的作用:防止混合液剧烈跳动(暴沸)。答案:(1)A是冷凝管;B是蒸馏烧瓶;C是锥形瓶(2)i　h　a　b　f　 g　w(3)进水口　出水口(4)蒸馏烧瓶支管口(5)防止暴沸(6)汽油　煤油点拨蒸馏是分离沸点不同的液体混合物的常用方法,但对液体混合物的分离应首选分液法,不能分液的再考虑用蒸馏。
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1下列分离物质的方法中,根据微粒大小进行分离的是 (　　)A.萃取B.重结晶C.沉降D.渗析解析:沉降是由于物质微粒的重力作用而沉降。渗析是最常用的净化胶体的方法,胶粒的直径在1~100 nm之间,不能透过半透膜,而溶质(离子或小分子)的微粒直径在1 nm以下,能够透过半透膜。答案:D
2地球上水资源很丰富,是因为地球表面有四分之三被水覆盖,地球上淡水资源又很不充裕,是因为地面淡水量不到总水量的1%,因而海水淡化问题已成为科学家研究的主要方向。若实行海水淡化作为饮用水,下列方法和原理完全不可能的是(　　)A.利用太阳能,使海水蒸馏淡化B.加明矾,使海水中的盐分沉淀并淡化C.将海水通过离子交换树脂,以除去所含的盐分D.利用半透膜,采用反渗透法使海水淡化解析:“盐分”作为溶质溶解在水中,形成均一稳定的混合物,不是简单加入明矾就能“沉淀”出来的。答案:B
3高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是(　　)A.分离工业废水,回收废液中的有用成分B.食品工业中,浓缩天然果汁、加工乳制品和酿酒C.将化学能转换成电能,将热能转换为电能D.海水的淡化解析:高分子分离膜能够有选择地让某些物质通过,可用于工业废水处理,食品工业上浓缩果汁,海水淡化等,但不能实现将化学能转换成电能或将热能转换成电能。答案:C
4有人设计了实验室蒸馏石油的五个步骤,请将正确顺序的序号填入括号内。(　　)将蒸馏烧瓶固定在铁架台上,在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。(　　)连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上,将冷凝管下端的橡皮管和自来水龙头连接,将上端的橡皮管放在水槽内。(　　)把酒精灯放在铁架台上,根据酒精灯高度确定铁圈的高度,固定铁圈,放好石棉网。(　　)向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片,再用漏斗向烧瓶内加石油,塞好带温度计的橡皮塞,把接收器连接在冷凝器的末端并伸入接收装置(如锥形瓶中)。(　　)检查气密性(利用对固定装置微热的方法检查)。